本帖最后由 Sunqh 于 2020-9-28 20:51 编辑
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! k z' i- g7 v# H95%与99.6%的区别不仅仅是塔板数问题,更主要是氮-氧精馏分离还是氩-氧分离的区别,氮-氧分离较容易,所需回流液少;氩-氧分离困难,需要更多回流液。
3 f. S& q: _) _2 q2 ~3 ^( _. e% ]4 G1 D: g/ p. `0 }
空气中氩含量虽不到1%,但占上塔理论塔板总数40%的上塔下部是没有氮组分的,上塔有40%的填料是氩-氧分离。换言之,上塔氮-氧二元计算所需理论塔板数可以减少40%,而且所需回流液体量也大幅减少,但二元计算实际相当于没有进行氩-氧精馏分离,也就只能生产95%纯度的氧产品。
2 P: }" E% N1 n& ~2 K6 Q4 z" n4 V1 x( r& Z; q
先估计氮-氧精馏分离所需回流液量。你的单塔进料按氮78%氧22%,氩与氧接近,归于氧气中。压力30kPa时,进料口处氮-氧相对挥发度大约3.8,设平衡液相中氮含量是x,那么氧含量是(1-x),立出相对挥发度计算式:
$ X- J! c4 _ y! Z- Q/ T1 F2 O(0.78/x)/[0.22/(1-x)]=3.8
1 x2 {$ M6 |' x解出x=0.483
, X& t. M- V9 I S) j( ?0.78/0.483=1.615
* R- J( s5 B) O7 {9 o即进料口以下液气比不能大于1.615。
0 K. @5 [% Y% W" ?+ ^- q氧产量0.22,那么回流液体量不能小于1.615/(1.615-1)*0.22=0.58* y1 L- g0 d/ A0 ]4 D+ m
下塔空气潜热大约是上塔空气进料口处的0.9倍,所以需要的进下塔空气量比例大约是0.58/0.9=0.6444 X- @3 R6 Q$ \
分离空气量50000m3时,热泵空气量最少50000*0.644=32200m3" I; H, @$ }& ]! _ A
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再估计氩-氧精馏所需回流液量。假设上塔氮组分=0时,氩含量0.1,氧含量0.9,氩-氧相对挥发度1.5,设平衡液相中氩含量x,那么氧含量是(1-x),立出计算式:
3 z! R7 B: S2 ]6 ]# `; \1 i1 i(0.1/x)/[0.9/(1-x)]=1.5,解出x=0.069. p* ^9 f+ W3 f% q& p" G, l
0.1/0.069=1.45
) U- D1 Q/ N" Q/ Q' f$ }氧产量0.21,那么回流液体量>=1.45/(1.45-1)*0.21=0.677, o+ d4 J9 }# o( D3 V
上塔下部气液相潜热是下塔空气的1.29倍,分离空气量50000m3时,7 I4 G5 h5 t$ o( m: N7 e
热泵空气量>=0.677*1.29*50000=43667m3% t8 L1 o0 z2 G- \8 K' [
( h Y& j8 W0 {8 j4 P( q6 ?& G氮-氧分离与氩-氧分离相比,所需热泵空气量相差很大。
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2 B3 k1 x1 r( |: [' y; z+ j1 K) F& t空气循环指空气先降温,空气产品(氧气、氮气)又升温的过程。如林德循环、克劳特循环、卡皮查循环…… |